矩形截面弹簧在钻机液压卡盘中的应用设计

通过对ZDY650型钻机的碟簧式液压卡盘的分析,设计出一种采用圆柱螺旋弹簧代替碟形弹簧的新型液压卡盘。通过对比分析选取矩形截面圆柱螺旋弹簧作为新型卡盘弹簧,并利用ANSYS有限元软件对矩形截面弹簧进行应力分析,满足了设计要求。采用该结构可大大提高卡盘的夹紧可靠性,满足钻机的使用要求,取得了较好的效果。     

氮气弹簧在钻机液压卡盘中的设计应用

通过对国内钻机常用的3种液压卡盘结构的分析,设计了1种采用氮气弹簧代替碟形弹簧的新型液压卡盘。该卡盘尺寸小、夹紧力大、寿命长、工作可靠、更换卡瓦快捷方便,大大地提高了钻机的工作性能和工作效率。     

ZDY4300LP型钻机液压卡盘的设计与应用

液压卡盘是煤矿坑道钻机的关键部件之一,其性能好坏直接影响整机性能。针对目前所使用的液压卡盘存在的一些问题,设计了一种用于ZDY4300LP型钻机的新型液压卡盘。介绍了其主要结构及工作原理,确定了主要技术参数,简述了中心管、卡瓦及片弹簧的设计内容。经工业性试验验证,新型液压卡盘完全满足煤矿坑道钻机的使用要求。     

坑道钻机液压卡盘结构分析

介绍了坑道钻机常用的几种液压卡盘的结构原理及工作使用情况,对常开式液压卡盘(包括胶筒式和全液压式卡盘)、常闭式液压卡盘(包括典型常闭式和复合式卡盘)的机械结构、设计特点及优缺点进行了比较分析。复合式液压卡盘综合了常开式和常闭式卡盘的优点,工作可靠,且能提供补偿夹紧力,非常适用于大扭矩钻机。另外,与碟簧相比,矩形截面螺旋弹簧能够明显改善卡盘的夹紧效果,提高卡盘性能,可广泛应用于新型钻机的选型设计。     

全液压坑道钻机动力头液压卡盘设计探讨

介绍了国内外全液压钻机动力头常用的几种液压卡盘的工作原理及使用情况，对碟形弹簧式液压卡盘、油缸式液压卡盘和胶筒式液压卡盘的结构、设计特点及其优缺点作了分析比较，并在ＺＳＭ－２５０型顺层强力钻机的动力头液压卡盘结构设计中，采用了油缸式液压卡盘。     

JU-1000型钻机液压上卡盘部件的强度分析

针对液压上卡盘在钻探过程中受力变形复杂的问题,为了更好的评估液压上卡盘在工作时内部的变形情况,利用CATIA软件的机械设计模块和有限元分析模块,建立JU-1000型钻机液压上卡盘的三维模型,同时模拟上卡盘内部碟形弹簧组件的结构强度。通过分析碟形弹簧组件的应力与应变,得出JU-1000型钻机碟形弹簧组件的最大应力值控制在材料的许可应力范围内,能够满足钻机对液压上卡盘的工作需求,同时论证了产品设计的合理性。     

全液压坑道钻机动力头液压卡盘设计探讨

介绍了国内外全液压钻机动力头常用的几种液压卡盘的工作原理及使用情况，对碟形弹簧式液压卡盘、油缸式液压卡盘和胶筒式液压卡盘的结构、设计特点及其优缺点作了分析比较，并在ＺＳＭ－２５０型顺层强力钻机的动力头液压卡盘结构设计中，采用了油缸式液压卡盘。     

钻机全液压卡盘研究

在现有钻机液压卡盘的基础上,应用弹簧夹头夹紧原理,利用双列向心推力轴承,通过设计2个液压活塞,实现卡瓦套的往复移动,从而实现钻杆夹紧与打开的新型液压卡盘,该液压卡盘综合了碟簧式液压卡盘和胶套卡盘的优点,结构紧凑,夹紧力大,自动打开,解决了配油套的泄漏问题,为高速、重载荷钻机的发展解决了技术瓶颈。     

优化设计在煤矿用坑道钻机液压卡盘研究中的应用

将现代设计方法中的优化设计技术应用于ZK-150型钻机液压卡盘的研究。对液压卡盘关键零件碟形弹簧进行针对性的研究,编制了计算机辅助优化程序。通过优化设计,使设计质量得到很大提高,对于提高整机性能起到了保障作用。     

座箱式钻机液压卡盘的设计

介绍了座箱式钻机液压卡盘的结构、设计要求、工作原理,卡套和卡瓦的受力分析,并以ZK-150型钻机为例介绍了液压卡盘的设计计算。     

矿山岩体破坏微震分异速率特征及预警研究

在矿山岩体破坏预警研究中,探究岩体损伤特征规律及给出具体预警参数值对保障矿山安全至关重要。本文以某金属矿山为例,基于微震监测技术建立地压监测系统,结合该矿山某次顶板大范围冒落事件,采用主成分分析法确定最佳统计时间窗口,对顶板冒落事件前后微震时空演化特征进行分析。分析表明微震事件密度云图中心位置与破坏位置相一致,在岩体破坏前微震数量有持续增多,达到峰值后又迅速下降的前兆信息。以微震数量方差表示微震分异程度,以此表征岩体受损程度,采用有限差分法得出微震事件分异速率指标,研究表明岩体破坏过程微震分异速率分为稳定分异阶段、加速分异阶段和岩体破坏3个阶段。稳定分异阶段分异速率呈正态分布,采用Gauss Amp函数对其进行拟合,最终得出置信度为0.99的将区间上限0.306确定为分异速率预警值。该研究为采用微震监测技术的矿山灾害预警系统建立提供理论基础,对矿山安全生产管理具有一定借鉴意义。     

断底爆破在防治冲击地压中的试验研究

针对千秋煤矿冲击地压灾害比较严重的现状,结合现场的实际情况,采用断底爆破技术方法在现场进行试验研究,通过微震监测、矿压观测、钻屑法、电磁辐射法等监测手段实测表明:断底爆破使煤体中形成了破碎带,并使高应力区变为低应力区,降低了试验地段发生冲击矿压的危险性。同时,依据监测数据优化了断底爆破的技术参数。     

微震监测技术在某金矿的应用与研究

某金矿在深部开采过程中,频繁出现顶板冒落、矿柱片帮、岩爆等地压灾害,并存在民采活动扰乱矿山正常生产秩序。通过台网分析及波速校正,设计并建设了满足矿山安全监测的微震监测系统。运用微震监测数据高精度定位震源,分析了定位事件的时空演化规律,评估了监测范围内岩体稳定性,同时定位得到了民采活动区域,为矿山安全生产提供了保障。     

煤矿围岩动力灾害监测预警系统

针对煤矿围岩动力灾害多发及人工监测不及时问题,设计了一种集成低功耗无线传输、实时监测、数据融合分析及具有预警预案功能的围岩动力灾害监测预警系统;详细介绍了监测系统的技术原理、组成结构、功能模块及应用效益。实际应用表明,系统实现了围岩压力、位移、应力监测数据之间的融合和可视化分析,可对煤矿围岩动力安全隐患进行快速、准确的预警、预报。     

工作面过褶曲时微震活动规律研究

在煤矿的地质灾害构造中,褶曲构造是常常出现的,它是岩层在水平应力挤压下形成的,在高应力状态下褶曲内部聚集了大量的弹性能,当工作面过褶曲时,破坏了褶曲内部原来的应力状态,这必然导致矿震的发生。冲击矿压和矿山震动总是相伴而生,作为一种区域、实时、动态监测手段,微震监测技术用于预测预报冲击矿压等地质灾害乃至防灾减灾完全可行。结合山寨矿微震系统监测到的矿震数据,通过对褶曲的力学分析和对波形的时谱分析,研究了工作面在过褶曲时的矿震活动规律。     

矿山围岩变形与破坏光纤感测理论技术及应用

矿山围岩应力与结构演化机理是深部煤炭资源开采围岩控制的关键科学问题。开展采场和巷道围岩应力演化与变形破坏监测,是掌握应力场动态迁移规律,分析覆岩分区破裂、结构演化的重要手段,也是实现井下灾害超前辨识和危险区域感知预判的基础。近年来光纤传感技术在解调原理、传感器研发方面取得了长足的进步,可实现不同尺度的围岩应力、变形,大范围、分布式动态监测,成为了岩体变形破坏的重要监测手段之一。分析了光纤传感技术在矿山围岩变形与破坏监测方面的应用进展,总结了用于采场和巷道围岩变形监测中的光纤传感理论及适用特点,归纳了光纤传感系统布设方法与安装工艺,讨论了采场覆岩"横三区、竖三带"分布,覆岩结构演化,支承压力分布,顶底板变形特征的光纤表征机制,介绍了光纤传感技术在矿山围岩变形表征中的最新成果。结果表明:光纤传感技术在矿山围岩监测中的应用仍处于现场应用研究阶段,在智慧矿山建设背景下,采场和巷道围岩变形监测技术向多参数、智能化、实时动态监测发展,光纤传感技术存在多参量、多尺度传感器研发,多维度光纤传感系统及布设工艺,大数据光纤传感数据智能分析系统构建等研究热点。研究成果对推动矿山围岩光纤传感智能监测技术研发与应用具有积极意义。     

某煤矿主巷道应力集中规律及冲击灾害研究

为了研究煤矿地下巷道的应力重分布规律、围岩变形及破坏特征,进而探讨冲击灾害发生规律。通过现场地应力测量、室内岩石力学实验、数值计算等方法,对矿区巷道内3个测点处冲击灾害的基本类型和潜在规律进行了模拟研究,得知测点2所在的巷道具有显著的岩爆倾向,而测点3所在的巷道冲击地压发生的可能性最大。现场调查得知,计算结果与实际情况吻合。研究表明,现场精确测量与室内岩石力学试验相结合,能客观准确地反映现场实际情况,可为巷道冲击灾害的预测和防治提供可靠的一手资料。     

基于应力-渗流-损伤耦合作用下煤矿突水模拟

突水是影响煤矿安全生产的重大灾害问题之一。本文以山西阳泉煤矿顶板突水为例,考虑突水破坏过程中岩体损伤的判别依据,及其对煤岩体力学性质的影响,建立应力-渗流-损伤耦合模型,阐述了煤岩体破坏的损伤演化过程与渗流突水机理。结果表明,顶板岩体损伤区域贯通、两侧裂隙网络交汇是造成阳泉煤矿顶板突水的根本原因。在此过程中,煤岩体中的裂隙延展、渗流状态与应力演化之间的相互作用,导致岩体损伤破裂形成贯通性的导水通道,诱发突水灾害的产生。研究结果为矿山隔水煤柱的留设提供了依据,也为煤矿顶板突水问题提供了研究思路。     

矿井煤岩动力灾害声发射监测适用条件初探

基于应力波传播理论、品质因子 Q 理论，建立了煤岩体声发射传播理论模型，并结合大量现场试验，得出了声发射在不同普氏坚固性系数的煤岩介质中的传播规律；基于此规律及现场实际监测工艺，初步确定了声发射监测煤岩动力灾害的适用条件:当煤的普氏坚固性系数f _p ＜0.2时，声发射传感器宜安装在顶板岩层内；当煤的普氏坚固性系数 f _p ≥0.2时，声发射传感器可安装在岩体内，也可安装在煤体内。     

巨厚坚硬岩层下基于防冲的开采设计研究与应用

在我国多个分布有巨厚坚硬岩层的矿区,巨厚坚硬岩层运动导致的强矿震和强冲击地压致灾后果严重,治理难度大,已经成为这些矿区矿井安全生产的主要障碍。通过分析巨厚坚硬岩层下冲击地压的发生规律,提出了此类矿井冲击地压存在“关键工作面效应”、“震动诱冲效应”和“冲击震动效应”3个共同特点。“关键工作面”是指该工作面在开采时会导致巨厚坚硬岩层发生断裂和强烈运动,并开始出现强烈的矿震或冲击地压;“关键工作面效应”是指“关键工作面”开采过程中发生的强动力灾害;“震动诱冲效应”是指巨厚坚硬岩层断裂震动在地层中产生的动应力传播到处于高应力状态的煤体上后,诱发的冲击地压灾害,其显现特点是“震源与冲击显现位置不一致”;“冲击震动效应”是指当开采到关键工作面位置后,巨厚坚硬岩层的传递压力将急剧增加,当部分煤体达到发生冲击的条件时即可发生冲击,同时引起能量巨大的震动,这类冲击的显现特点是“震源与冲击显现位置一致”。采用覆岩空间结构理论、地表沉陷观测、微震和应力监测数据,提出了辨识关键工作面的方法;阐述了山东能源集团3个不同类型巨厚坚硬岩层冲击地压矿井采用保护层开采、负煤柱设计、关键工作面确定与参数设计、避开震动损害边界开采设计、小煤柱设计和顺序开采工作面参数优化设计等综合方法,实现防冲安全的具体做法。